铁基超导的科学意义

1. 铁基超导的科学意义

物理学家麦克米兰根据传统理论计算推断，超导体的转变温度不能超过40K，约零下233摄氏度。40K以上铁基高温超导体的发现及若干基本物理性质研究的科学意义在于，首次突破麦克米兰极限温度，确定铁基超导体为新一类高温超导体；合成系列铁基高温超导体并确认为第二个高温超导家族，创造并保持55K铁基超导体临界温度的最高纪录。

2. 铁基超导的最新成果

2006年日本东京工业大学细野秀雄教授的团队发现第一个以铁为超导主体的化合物LaFeOP ，打破以往普遍认定铁元素不利形成超导迷思。根据BCS理论，产生超导性的必要条件是材料中的电子必须配对，这样配对的电子称为库柏对。库柏对中的两个电子自旋相反，所以总自旋为零，因而科学家认为超导性与铁磁性可能无法共存，材料中如果加入磁性元素（如铁、镍）会大大降低超导性。铁基超导体虽然含有铁元素且是产生超导的主体，但是铁和其他元素（如砷、硒）形成铁基平面后，已不再具有铁磁性。2008年二月初，细野秀雄教授的团队再度发表铁基层状材料La[O1-xFx]FeAs（x = 0.05 – 0.12）在绝对温度26K时存在超导性。2008年3月28日，中国科学院物理研究所赵忠贤领导的科研小组报告，氟掺杂镨氧铁砷化合物的高温超导临界温度可达52开尔文（零下221.15℃）。4月13日该科研小组又有新发现：氟掺杂钐氧铁砷化合物假如在压力环境下产生作用，其超导临界温度可进一步提升至55开尔文（零下218.15℃）。此外，中科院物理所闻海虎领导的科研小组还报告，锶掺杂镧氧铁砷化合物的超导临界温度为25开尔文（零下248.15℃）。 ，从此研究铁基超导体便在世界上形成一股热潮。引起许多科学家的兴趣的重要原因之一在于铁基超导体的结构与高温超导的铜氧平面类似，超导性发生在铁基平面上，属于二维的超导材料。因此尽管铁基超导体的临界温度只有数十K，研究铁基超导体可能有助于了解高温超导的机制。 中国研制成世界首根10米量级铁基超导长线 ：据《中国科学报》报道，日前，中科院电工研究所马衍伟研究组成功研制出国际第一根10米量级的高性能122型铁基超导长线，实现了铁基超导线带材领域的新突破。相关成果发表于《物理学C辑》。

3. 铁基超导的介绍

铁基超导，即铁基超导电性，具备这种特性的材料叫超导体。铁基超导体是指化合物中含有铁，在低温时具有超导现象，且铁扮演形成超导的主体的材料。

4. 铁基超导的相关评论

中国如洪流般不断涌现的研究结果标志着在凝聚态物理领域，中国已经成为一个强国。——美国《科学》杂志 铁基超导在2008年被多家媒体评为世界十大科学进展之一，中国铁基超导研究团队获得了2009年度“求是杰出科学成就集体奖”和2013年度国家自然科学一等奖。可以说，铁基超导的研究加速了高温超导机理的解决进程，使得人们完全有理由相信在不久的将来，室温超导可以被实现并被广泛应用。 ——美国《科学》杂志

5. 铁基超导体材料的研究进展

继铜基超导材料之后，日本和中国科学家最近相继报告发现了一类新的高温超导材料——铁基超导材料。美国《科学》杂志网站报道说，物理学界认为这是高温超导研究领域的一个“重大进展”。高温超导是指材料在某个相对较高的临界温度，电阻突降至零。1986年，科学家发现了第一种高温超导材料——镧钡铜氧化物。自那以后，铜基超导材料成为全世界物理学家的研究热点。然而直至今日，对于铜基超导材料的高温超导机制，物理学界仍未形成一致看法，这也使得高温超导成为当今凝聚态物理学中最大的谜团之一。因此很多科学家都希望在铜基超导材料以外再找到新的高温超导材料，从而能够使高温超导机制更加明朗。就在2008年2月，日本科学家首先报告说，氟掺杂镧氧铁砷化合物在临界温度26开尔文（零下247.15℃）时，即具有超导特性。3月25日，中国科技大学陈仙辉领导的科研小组又报告，氟掺杂钐氧铁砷化合物在临界温度43开尔文（零下230.15℃）时也变成超导体。3月28日，中国科学院物理研究所赵忠贤领导的科研小组报告，氟掺杂镨氧铁砷化合物的高温超导临界温度可达52开尔文（零下221.15℃）。4月13日该科研小组又有新发现：氟掺杂钐氧铁砷化合物假如在压力环境下产生作用，其超导临界温度可进一步提升至55开尔文（零下218.15℃）。此外，中科院物理所闻海虎领导的科研小组还报告，锶掺杂镧氧铁砷化合物的超导临界温度为25开尔文（零下248.15℃）。

6. 铁基超导的获奖情况

　　铁基超导于北京2014年1月10日在国家自然科学一等奖连续三年空缺之后，以赵忠贤、陈仙辉、王楠林、闻海虎和方忠为代表的中国科学院物理研究所和中国科学技术大学研究团队凭借“40K以上铁基高温超导体的发现及若干基本物理性质研究”，把2013年度国家自然科学一等奖收入囊中。早在1989年，物理所赵忠贤等科研人员凭借“液氮温区氧化物超导体的发现及研究”就曾获得国家自然科学一等奖。

7. 铁基超导体材料的介绍

铁基超导体材料，中日科学家新发现的这一系列铁基超导材料都具有相同的晶体结构，它们在有些方面与铜基超导材料惊人地相似。但是计算表明，这些铁基超导材料的晶格振动提供的电子对结合力量，不足以使材料超导临界温度达到如此高的水平。

8. 铁基超导体是什么？

铁基超导体是指化合物中含有铁，在低温时具有超导现象，且铁扮演形成超导的主体的材料。

2006年日本东京工业大学细野秀雄教授的团队发现第一个以铁为超导主体的化合物LaFeOP [1] ，打破以往普遍认定铁元素不利形成超导迷思。根据BCS理论，产生超导性的必要条件是材料中的电子必须配对，这样配对的电子称为库柏对。库柏对中的两个电子自旋相反，所以总自旋为零，因而科学家认为超导性与铁磁性可能无法共存，材料中如果加入磁性元素（如铁、镍）会大大降低超导性。铁基超导体虽然含有铁元素且是产生超导的主体，但是铁和其他元素（如砷、硒）形成铁基平面后，已不再具有铁磁性。2008年二月初，细野秀雄教授的团队再度发表铁基层状材料La[O1-xFx]FeAs（x = 0.05 – 0.12）在绝对温度26K时存在超导性 [2] ，从此研究铁基超导体便在世界上形成一股热潮。引起许多科学家的兴趣的重要原因之一在于铁基超导体的结构与高温超导的铜氧平面类似，超导性发生在铁基平面上，属于二维的超导材料。因此尽管铁基超导体的临界温度只有数十K，研究铁基超导体可能有助于了解高温超导的机制。